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2010-12-25 18:24 |
美國(guó)研制出首個(gè)能在高溫下工作的自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管
據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，美國(guó)得克薩斯A&M大學(xué)物理學(xué)家杰羅·斯納夫領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際科研小組在23日出版的《科學(xué)》雜志上宣布，他們研制出了首個(gè)能在高溫下工作的自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET），該設(shè)備由電力控制，其功能基于電子的自旋，其中包含一個(gè)與門(mén)邏輯設(shè)備。新突破將給半導(dǎo)體納米電子學(xué)和信息技術(shù)領(lǐng)域帶來(lái)新氣象。 e;[/ytz"d'
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英國(guó)日立劍橋?qū)嶒?yàn)室、劍橋大學(xué)、諾丁漢大學(xué)、捷克科學(xué)院和查爾斯大學(xué)的研究人員首次將自旋—螺旋狀態(tài)和異常霍爾效應(yīng)結(jié)合在一起，制造出了這種自旋FET，其中包括一個(gè)與門(mén)邏輯設(shè)備，自旋FET的概念于1989年首次提出，這是科學(xué)家首次在其中實(shí)現(xiàn)與門(mén)邏輯設(shè)備。 w~1K93/p!
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晶體管發(fā)現(xiàn)60年來(lái)，其操作仍然基于與半導(dǎo)體內(nèi)的電子操作和電子電荷探測(cè)同樣的物理原理。隨著晶體管的尺寸越來(lái)越小，小到已接近極限點(diǎn)，科學(xué)家們開(kāi)始專(zhuān)注于建立新的物理操作規(guī)則，即使用電子基本的磁運(yùn)動(dòng)（自旋）代替電荷作為邏輯變量。20年來(lái)，科學(xué)家一直認(rèn)為，在半導(dǎo)體內(nèi)操作電子并探測(cè)到電子自旋（突破這一點(diǎn)將有助于研發(fā)出自旋晶體管）很難在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)�，F(xiàn)在，新研究使用最近在自旋操作和探測(cè)上發(fā)現(xiàn)的量子相對(duì)論現(xiàn)象證實(shí)，自旋晶體管這一概念可以成為現(xiàn)實(shí)。為了觀察電子的操作并探測(cè)自旋，該研究團(tuán)隊(duì)特別設(shè)計(jì)了一個(gè)平板光子二極管（同一般使用的圓極化光源相反）并將其放置在晶體管隧道附近。通過(guò)在二極管上照射光線，研究人員朝晶體管內(nèi)注射了光激發(fā)電子，而不是通常的自旋極化電子。接著朝其輸入門(mén)電極施加電壓，通過(guò)量子相對(duì)論效應(yīng)來(lái)控制電子的自旋運(yùn)動(dòng)。這些效應(yīng)同時(shí)負(fù)責(zé)在該設(shè)備內(nèi)生成橫向電壓（代表輸出信號(hào)），其取決于晶體管管道內(nèi)運(yùn)動(dòng)電子的自旋方向。 *4WOmsj
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日立劍橋?qū)嶒?yàn)室的高級(jí)研究員約爾格·文德利希強(qiáng)調(diào)，觀察到的輸出電子信號(hào)在高溫下也很強(qiáng)，并且線性依賴(lài)于入射光圓極化的程度。這個(gè)設(shè)備因此也表明，科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了電力控制的固態(tài)偏振光計(jì)，該偏振光計(jì)可直接將光偏振轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)。他表示，未來(lái)醫(yī)生可能會(huì)利用該設(shè)備探測(cè)手性分子的濃度，以測(cè)量病人的血糖濃度或酒中的糖分濃度。新設(shè)備在自旋電子學(xué)研究領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，它可以作為一個(gè)有效工具來(lái)操作和探測(cè)半導(dǎo)體內(nèi)的電子自旋而不會(huì)破壞自旋極化電流。 pn'*w 1i
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文德利希承認(rèn)，現(xiàn)在還不知道其基于自旋的設(shè)備能否替代目前信息處理設(shè)備中普遍使用的基于電子電荷的晶體管，然而新研究將科學(xué)家的關(guān)注點(diǎn)從理論猜測(cè)轉(zhuǎn)移到研發(fā)出微電子設(shè)備模型上來(lái)。
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